ES2966594T3 - Dispositivo y procedimiento para cribar materiales pulverulentos - Google Patents
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Abstract
En una rueda de criba para un clasificador de aire de fuerza centrífuga, en la que un fluido de clasificación es atravesado desde el exterior hacia el interior en contra de su dirección centrífuga y que tiene palas de rueda de clasificación dispuestas en un anillo, que están dispuestas entre discos de soporte y forman canales de flujo entre ellas. Cuando en los canales de flujo están dispuestas las palas de la rueda de clasificación, con partes internas que influyen en el curso del flujo, se deben evitar condiciones de flujo inestables debido a la formación de vórtices en los canales de flujo. Esto se consigue porque los canales de flujo tienen piezas interiores en el lado de salida en dirección al eje de rotación de la rueda clasificadora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para cribar materiales pulverulentos
La invención está dirigida a una rueda de cribado para una criba neumática por fuerza centrífuga según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento para separar material de cribado dispersado en un fluido de cribado en una fracción fina y una gruesa según el preámbulo de la reivindicación 10.
Las cribas neumáticas sirven para separar un material de cribado dispersado en un fluido en una fracción fina y una gruesa. El efecto separador de una rueda de cribado se basa en que la fuerza de arrastre del fluido y la fuerza centrífuga en los canales de flujo entre las paletas de rueda de cribado, la llamada rueda deflectora, actúan sobre las partículas individuales del sólido en sentidos opuestos. En el caso de partículas pequeñas predomina la fuerza de arrastre, de modo que son arrastradas por el fluido y expulsadas en forma de material fino. En el caso de partículas grandes predomina la fuerza centrífuga, de modo que son proyectadas fuera de la rueda deflectora en contra del flujo de fluido. El tamaño de partícula para el cual la fuerza centrífuga y la fuerza de arrastre están en equilibrio, es decir, que tienen la misma probabilidad de terminar en el material fino o en el grueso, se denomina tamaño de partícula de separación o límite de separación.
Las exigencias para el cribado de materiales a granel son cada vez mayores. Se criban cantidades cada vez mayores de material a granel. También se imponen exigencias cada vez mayores a los resultados de cribado. El cribado no solo debe ser económico, sino que la precisión de separación y el rendimiento también deben ser elevados. Además, las exigencias sobre las cribas son cada vez mayores en cuanto a la finura que pueden alcanzar. Las cribas neumáticas por fuerza centrífuga con ruedas deflectoras son una de las cribas preferidas para producir materiales de cribado muy finos con un gasto energético relativamente pequeño. Para una separación precisa del material de cribado en material fino y material grueso es necesario que en todos los canales de flujo de la rueda deflectora se produzca un flujo uniforme con la misma velocidad radial promedio del fluido.
Sin embargo, incluso con un diseño óptimo de la entrada de fluido, no se puede evitar que, debido a condiciones de flujo turbulentas y especialmente en el caso de una rueda deflectora con una extensión axial relativamente grande, se produzca un flujo desigual a través de los canales entre las paletas. El resultado es una separación poco precisa y un rendimiento menor en comparación con el valor posible con un flujo uniforme.
Es conocido, como se describe en el documento DE 19840344 A2 (EP 0983802 A2), prever estructuras integradas en la zona radialmente exterior de los canales de rueda de cribado para evitar la formación de vórtices indeseables e incontrolados en los canales de flujo entre las paletas de rueda de cribado. Al mismo tiempo, las estructuras integradas en la zona radialmente exterior de los canales de rueda de cribado crearán una formación de vórtices controlados para crear una zona de cribado en la zona exterior entre las paletas de rueda de cribado. Esto se soluciona en la patente DE 19840344 A2 mediante un interruptor de flujo en forma de estructuras integradas en los canales de flujo, en el que los vórtices de cribado se deshacen.
Sin embargo, se ha demostrado que las estructuras integradas divulgadas en la patente DE 198 40 344 A2 conducen a una formación de vórtices indeseable e incontrolada en la zona radialmente interior de los canales de rueda de cribado, que se forman por toda la extensión radial de las paletas de rueda de cribado dentro de las estructuras integradas en los canales de flujo. Estos vórtices indeseables influyen negativamente en el comportamiento de cribado. Estos vórtices indeseables en la zona radialmente interior están orientados en sentido de rotación opuesto a la de los vórtices deseados por las estructuras integradas. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento seleccionadas, los vórtices indeseables tienen diferentes grados de intensidad. En determinadas circunstancias, estos vórtices pueden ser tan fuertes que succionan fluido cargado con partículas desde el interior de la rueda de cribado de vuelta a los canales de flujo entre las paletas de rueda de cribado. Esta succión del material fino desde el interior de la rueda de cribado crea condiciones de flujo inestables durante el cribado, lo que impide que se alcance una mayor finura. Esta salida de flujo se produce en función de las condiciones de funcionamiento seleccionadas durante el cribado y tiene lugar al menos en un canal de flujo entre dos paletas de rueda de cribado. Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de proporcionar una rueda de cribado y un procedimiento de cribado que evite condiciones de flujo inestables debido a la formación de vórtices en los canales de flujo de las ruedas de cribado.
En el caso de una rueda de cribado para una criba neumática por fuerza centrífuga y un procedimiento para separar material de cribado dispersado en un fluido de cribado en una fracción fina y una gruesa del tipo descrito anteriormente, el objetivo se logra según la invención mediante la parte caracterizadora de la reivindicación 1 y de la reivindicación 10.
La rueda de cribado según la invención para una criba neumática por fuerza centrífuga está dispuesta en la misma de manera accionada en rotación y a través de ella fluye un flujo desde el exterior hacia el interior en contra de su dirección de centrifugado. Presenta paletas de rueda de criba dispuestas en forma de corona entre dos discos de sujeción. Las paletas de rueda de cribado y los discos de sujeción delimitan los canales de flujo. En estos canales de flujo están dispuestas estructuras integradas que influyen en el curso del flujo.
La rueda de cribado según la invención presenta en sus canales de flujo estructuras integradas adicionales, que están delimitadas por las paletas de rueda de cribado, cerca del lado de salida de los canales de flujo, es decir, hacia el eje de rotación de la rueda de cribado. Estas estructuras integradas hacen que la misma o al menos una cantidad similar de fluido fluya a través de los canales de flujo individuales.
Estas estructuras integradas evitan que fluya material fino desde el centro de la rueda de cribado de vuelta al espacio de cribado fuera de la rueda de cribado, estabilizándose así el flujo a través de la rueda de cribado. Las estructuras integradas están dispuestas dentro de los dos tercios interiores (2/3) del radio de la rueda de cribado en los canales de flujo.
Las simulaciones de flujo de ruedas deflectoras con estructuras integradas en el tercio exterior de los canales de flujo muestran que, además del vórtice de cribado dentro del tercio radialmente exterior del radio de la rueda de cribado, se forma un segundo vórtice en los canales de flujo de la rueda de cribado. Este segundo vórtice aspira material (fino) desde el centro de la rueda de cribado. En cooperación con el vórtice de cribado, se puede descargar material fino al espacio de cribado alrededor de la rueda de cribado. Esto es indeseable. Las estructuras integradas en los dos tercios radialmente interiores de los canales de flujo, con respecto al radio de la rueda de cribado, evitan esto al delimitar el vórtice radialmente hacia dentro a través de las estructuras integradas. De este modo, el vórtice no solo está delimitado por dentro, sino también por fuera, es decir, por las estructuras integradas que delimitan el vórtice de cribado exterior radialmente hacia dentro.
Por lo tanto, es ventajoso que en los dos tercios radialmente interiores de las paletas de rueda de cribado, con respecto al radio de la rueda de cribado, también estén previstas en los canales de rueda de cribado estructuras internas que controlen y delimiten espacialmente esta formación de vórtices. Las estructuras integradas en la zona radialmente interior de los canales de flujo hacen que los vórtices se deshagan de manera dirigida y controlada en estas estructuras integradas. Esto evita que este vórtice se extienda por toda la zona radial de los canales de flujo entre el extremo interior de las paletas de rueda de cribado y las estructuras integradas en el tercio exterior de los canales de flujo, con respecto al radio de la rueda de cribado. Como resultado, estas estructuras integradas pueden reducir la salida o succión observada de fluido de cribado y partículas desde el centro de la rueda de cribado a través de los canales de flujo hacia el exterior de la rueda de cribado.
Las estructuras integradas se encuentran preferiblemente en una trayectoria circular radial común, que se sitúa aproximadamente en una zona que se encuentra dentro de los dos tercios interiores del radio de la rueda de cribado.
Como interruptores de flujo en la zona radialmente interior de las paletas de rueda de cribado sirven estructuras integradas, cuyas secciones transversales tienen preferiblemente una forma poligonal (por ejemplo, cuadrada, rectangular, cuadrangular, triangular) o redonda o una combinación de las mismas y que se extienden axialmente, preferiblemente por toda la altura axial de las paletas de rueda de cribado o de los canales de flujo. Sin embargo, dependiendo del caso de aplicación, también se pueden utilizar otras formas de sección transversal.
En formas de realización alternativas, estas estructuras integradas no se extienden por toda la altura axial de las paletas de rueda de cribado. En otra forma de realización, las estructuras integradas no se encuentran en una trayectoria circular común alrededor del eje de rotación de la rueda de cribado.
En otra forma de realización, la distancia radial de estas estructuras integradas respecto al eje de la rueda de cribado no es constante a lo largo de la altura del eje de la rueda de cribado.
En una variante de realización especialmente preferida, las estructuras integradas están diseñadas de tal manera que estrechan continuamente el canal de flujo desde una posición radialmente más hacia el exterior hasta una posición radialmente más hacia el interior. Esto debería significar que el estrechamiento se produce sin uno o más escalonamientos angulares.
Estas estructuras integradas pueden estar situadas a ambos lados de las paletas de rueda de cribado o solo en la parte delantera o la parte trasera de las paletas de rueda de cribado, visto en el sentido de rotación de la rueda de cribado.
Una variante preferida de las estructuras integradas termina aproximadamente al ras o termina al ras con las paletas de rueda de cribado por el lado interior de las mismas.
El tamaño y la forma de las estructuras integradas pueden variar dependiendo del caso aplicación. También es posible una combinación de dos o más estructuras integradas de formas diferentes.
Las paletas de rueda de cribado y las estructuras integradas pueden estar hechas de una sola pieza o a partir de varias piezas.
En una configuración especialmente preferida de la invención, la rueda de cribado presenta además en los canales de flujo estructuras integradas dentro del tercio radialmente exterior, con respecto al radio de la rueda de cribado. De este modo se puede influir ventajosamente en el vórtice de cribado radialmente exterior para un cribado fino además de estabilizarse el flujo en los canales de flujo. Ambos vórtices están delimitados por ambos lados mediante estructuras integradas.
En otra configuración de la invención, las estructuras integradas están configuradas como chapas con orificios o aberturas y sobresalen por toda la altura y anchura de los canales de flujo. Están dispuestas en los canales de flujo. El contorno de las chapas sigue preferiblemente la trayectoria circular alrededor del eje de rotación de la rueda de cribado en la que están dispuestas. Las chapas se encuentran a una distancia constante del eje de la rueda de cribado. La distancia es inferior a dos tercios del radio de la rueda de cribado. Este tipo de estructuras integradas también delimitan el vórtice hacia el interior.
Los discos de sujeción, entre los cuales están dispuestas las paletas de rueda de cribado, pueden estar configurados como disco de cubo o discos de cubierta. En el caso de una rueda de cribado de flujo único, el disco de cubierta está provisto de una salida de material fino. Preferiblemente está diseñado en forma de anillo.
Asimismo, la rueda de cribado según la invención puede ser de flujo único o de doble flujo.
Una rueda de cribado de doble flujo puede estar compuesta por dos ruedas de cribado de flujo único. Las ruedas de cribado están montadas a este respecto sobre sus discos de cubierta de manera que presenten un eje de rotación común. La rueda de cribado de doble flujo presenta ahora dos discos de cubo y está montada por ambos lados en la carcasa de la criba neumática por fuerza centrífuga. Los dos discos de cubo presentan aberturas que representan las salidas de material fino. En otra forma de realización de una rueda de cribado de doble flujo se prescinde de los discos de cubierta en el centro de la rueda de cribado, de modo que esta presenta un área interior continua.
Gracias a las estructuras integradas en la zona radialmente más exterior de las paletas de rueda de cribado, el impulso del fluido entrante se transforma en un aumento de velocidad en el vórtice de cribado de forma más eficaz que en la rueda de cribado divulgada en el documento de patente EP 0983802 A2.
Las variantes que tienen cursos discontinuos de las paletas de rueda de cribado con formas especiales debido a acodamientos y bordes no son tan eficaces como las variantes con contornos continuos debido a pérdidas en el intercambio de impulso. Dado que las variantes con extremos de paleta de cribado acodados no transforman tan eficazmente el impulso del fluido entrante, los aumentos de velocidad son menores allí en comparación con los contornos continuos.
Mediante una rueda de cribado con las estructuras integradas según la invención en los canales de flujo hacia el lado de salida se pudo estabilizar el flujo en la rueda de cribado y se pudo mejorar el rango de finura de las cribas dando lugar a finuras más pequeñas.
Otras particularidades, características y ventajas del objeto de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción de los dibujos correspondientes, en los que se muestra -a modo de ejemplo- un ejemplo de realización preferido de la invención. En el dibujo muestran:
Figura 1: Vista en sección meridiana de la rueda de cribado según la invención
Figura 2: Detalle en sección normal axial de la rueda de cribado según la invención con canales de flujo con estructuras integradas internas
Figura 3: Detalle en sección normal axial de la rueda de cribado según la invención con canales de flujo con estructuras integradas internas que terminan en los extremos de paleta de rueda de cribado.
Figura 4: Detalle en sección normal axial de la rueda de cribado según la invención con canales de flujo con estructuras integradas internas que, junto con las paletas de rueda de cribado, forman una punta.
La figura 1 muestra una rueda de cribado (10) para una criba neumática por fuerza centrífuga. Comprende un disco de cubo (2) que soporta el cubo de rueda de cribado (1) y un disco de cubierta (4) anular. Entre estos discos están dispuestas las paletas de rueda de cribado (3) en forma de corona. Estas están distribuidas uniformemente por la circunferencia de la rueda de cribado (10). Las paletas de rueda de cribado (3) están esencialmente orientadas radialmente y delimitan los canales de flujo. La rueda de cribado (10) es atravesada desde el exterior hacia el interior por el fluido de cribado cargado con partículas, por ejemplo aire de cribado. La rueda de cribado (10) según la invención presenta canales de flujo que, en el tercio exterior, con respecto al radio de la rueda de cribado, presentan estructuras integradas (5) y, además de estas estructuras integradas, otras estructuras integradas (7) en los dos tercios interiores de los canales de flujo, con respecto al radio de la rueda de cribado. Estos estrechan el canal de flujo (6) en el lado de salida y estabilizan así el flujo en la rueda de cribado (10).
Las figuras 2 y 3 muestran fragmentos de secciones transversales de ruedas de cribado (10) que, además de las estructuras integradas (5) exteriores conocidas en la zona exterior de los canales de flujo (6), también presentan estructuras integradas (7) en los dos tercios interiores, con respecto al radio de la rueda de criba, de los canales de flujo (6).
Las paletas de rueda de cribado (3) no discurren exactamente en dirección radial en el tercio radialmente exterior, del radio de la rueda de cribado, sino que están dispuestas inclinadas en ángulo respecto a la dirección radial en contra del sentido de rotación. En los dos tercios interiores están orientadas radialmente.
Esta combinación de estructuras integradas (7) internas y estructuras integradas (5) externas crea dos vórtices con sentidos de rotación opuestos.
El vórtice interior está delimitado por ambos lados por las estructuras integradas (5, 7). Ya no se produce un flujo de salida del fluido con partículas desde el centro de la rueda de cribado hacia el exterior al espacio de cribado alrededor de la rueda de cribado, por lo que se estabiliza el flujo a través de la rueda de cribado. El curso del flujo inalterado de material fino desde el exterior hacia el interior se muestra mediante la flecha gruesa en las figuras 2 y 3.
Las estructuras integradas (7) se encuentran preferiblemente en una trayectoria circular radial común, que se sitúa en una zona que se sitúa dentro de los dos tercios interiores del radio de la rueda de cribado.
En la figura 2, las estructuras integradas (7) son rectangulares. Están colocadas dentro de los canales de flujo (6) en las dos palas de rueda de cribado (3) que delimitan el canal.
Se extienden por toda la altura axial de la rueda de cribado (10).
La figura 3 muestra otra forma de realización de las estructuras integradas (7). Estas están diseñadas de tal manera que estrechan continuamente el canal de flujo (6) desde una posición ubicada más radialmente hacia fuera hasta una posición ubicada más radialmente hacia dentro. Esto debería significar que el estrechamiento se produce sin uno o más escalonamientos angulares. Estas estructuras integradas (7) solo se encuentran a un lado del canal de flujo (6). Las estructuras integradas (7) terminan casi al ras de las paletas de rueda de cribado (3) por el lado interior de las mismas. También pueden terminar al ras.
En la figura 4, las estructuras integradas (7) internas están diseñadas de tal manera que las estructuras integradas (7), junto con las paletas de rueda de cribado (3), convergen radialmente hacia dentro en una punta; esto evita depósitos de material en los bordes de las palas de rueda de cribado interiores.
Referencias
Cubo de la rueda de cribado (1)
Disco de cubo (2)
Paletas de rueda de cribado (3)
Disco de cubierta (4)
Estructuras integradas (5, 7)
Canales de flujo (6)
Rueda de cribado (10)
Claims (11)
1. Rueda de cribado (10) para una criba neumática por fuerza centrífuga,
- que puede accionarse en rotación,
- a través de la cual puede fluir un fluido de cribado desde el exterior hacia el interior en contra de su sentido de centrifugado,
- que presenta paletas de rueda de cribado (3) dispuestas en forma de corona y que están dispuestas entre discos de sujeción,
- en donde los canales de flujo (6) entre las paletas de rueda de cribado (3) están formados por las superficies de las paletas de rueda de cribado (3) que discurren distanciadas entre sí y en la dirección del eje de rotación, y - unas estructuras integradas que influyen en el curso del flujo están dispuestas dentro del tercio exterior con respecto al radio de la rueda de cribado en los canales de flujo,
caracterizada por que
los canales de flujo (6) en la dirección del eje de rotación de la rueda de cribado presentan además unas estructuras integradas (7) que están dispuestas en los dos tercios radialmente interiores del canal de flujo (6), con respecto al radio de la rueda de cribado.
2. Rueda de cribado (10) según la reivindicación 1,caracterizada por quelas estructuras integradas (7) tienen una sección transversal poligonal o redonda o una combinación de las mismas.
3. Rueda de cribado (10) según las reivindicaciones 1 a 2,caracterizada por quelas estructuras integradas (7) están dispuestas en uno o ambos lados de las paletas de rueda de cribado (3) delimitadoras del canal de flujo (6).
4. Rueda de cribado (10) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelas estructuras integradas (7) están dispuestas en una o más trayectorias circulares alrededor del eje de rotación de la rueda de cribado (10).
5. Rueda de cribado (10) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quela distancia radial de las estructuras integradas (7) respecto al eje de rotación de la rueda de cribado no es constante a lo largo de la altura de la rueda de cribado.
6. Rueda de cribado (10) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelas estructuras integradas (7) se extienden por toda la altura axial de la rueda de cribado (10).
7. Rueda de cribado (10) según la reivindicación 1,caracterizada por quelas estructuras integradas (7) están dispuestas como chapas con aberturas en los canales de flujo (6), en donde estas cubren la sección transversal del canal de flujo (6) y su contorno sigue la trayectoria circular alrededor del eje de rotación de la rueda de cribado (10) en la que están dispuestas.
8. Rueda de cribado (10) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por que
- los canales de flujo (6) entre las paletas de rueda de cribado (3) tienen al menos una extensión delimitada por dos estrechamientos,
- de modo que los estrechamientos delimitan por ambos lados el vórtice de cribado que se forma a partir del fluido de cribado entrante, y
- por que las estructuras integradas internas y el estrechamiento interior de los dos estrechamientos delimitan por ambos lados el vórtice que se forma entremedias.
9. Rueda de cribado (10) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada por quelos discos de sujeción están configurados como al menos un disco de cubo (2) que soporta el cubo de rueda de cribado (1), un disco de cubierta (4) con salida de material fino y/o como discos de cubo opuestos con salidas de material fino.
10. Procedimiento para separar material de cribado dispersado en un fluido de cribado en una fracción fina y una gruesa con una rueda de cribado (10) accionada en rotación para una criba neumática por fuerza centrífuga, - a través de la cual fluye un fluido de cribado desde el exterior hacia el interior en contra de su dirección de centrifugado,
- que presenta paletas de rueda de cribado (3) dispuestas en forma de corona,
- que están dispuestas entre discos de sujeción,
- en donde los canales de flujo (6) entre las paletas de rueda de cribado (3) están formados por las superficies de las paletas de rueda de cribado (3) que discurren distanciadas entre sí y en la dirección del eje de rotación, - en donde unas estructuras integradas que influyen en el curso del flujo están dispuestas dentro del tercio exterior de los canales de flujo (6), con respecto al radio de la rueda de cribado,
caracterizado por que
mediante las estructuras integradas (5, 7) en las paletas de rueda de cribado (3) en la zona dentro del tercio exterior y dentro de los dos tercios radialmente interiores del canal de flujo (6), con respecto al radio de la rueda de cribado, se garantiza que los vórtices que se forman en el fluido de cribado que entra por los canales de flujo (3) radialmente aguas arriba de las estructuras integradas (5) radialmente exteriores y entre estas y las estructuras integradas (7) situadas más hacia el interior tengan diferentes sentidos de rotación.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,caracterizado por queel vórtice que se forma entre las estructuras integradas (5, 7) radialmente interiores y radialmente exteriores está delimitado por las estructuras integradas (5, 7).
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